DE2947003A1

DE2947003A1 - Schaltungsanordnung zur steuerung von leistungsschalttransistoren

Info

Publication number: DE2947003A1
Application number: DE19792947003
Authority: DE
Inventors: Charles Streb
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1978-11-27
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1980-06-04
Also published as: GB2037114A; ES486368A1; FR2442552A1

Description

SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR STEUERUNG VON LEISTUNGSSCHALTTRANSISTOREN

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In elektronsichen Einrichtungen mit Leistungsschalttransistoren entstehen, wenn keinerlei Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, bekanntlich Verluste in den Transistoren, die bei hoher Schaltfrequenz erheblich werden und die zulässigen Werte überschreiten.

Zur Abhilfe kann man zum Beispiel die Stromabfallgeschwindigkeit im Kollektor des Transistors dadurch erhöhen, daß (bei npn-Transistoren) eine negative Spannung zwischen Basis und Emitter angelegt wird, um möglichst rasch die in der Basis gespeicherte Ladungsmenge abzubauen. Eine andere Möglichkeit, die besonders bei hohen Speisespannungen der Transistoren angewandt wird, besteht darin, die Phasenlage des Stroms bezüglich der Spannung zum Zeitpunkt der Sperrung des Transistors zu verschieben, um so den Wert der Verlustleistung zu verringern.

Die soeben beschriebene Lösung des Problems läßt s ich ohne Schwierigkeiten dann anwenden, wenn man über eine Hilfsspannungsquelle verfügt.

Ist eine solche Hilfsspannungsquelle nicht vorhanden, beispielsweise bei Schalttransistoren in einem nur eine Akkumulatorbatterie enthaltenden Speisekreis eines Verbrauchers, dann sind die oben geschilderten Wege zur Verringerung der

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Verlustleistung nicht gangbar.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art für Leistungstransistoren eines lediglich durch eine Akkumulatorenbatterie gespeisten Zerhackers zu schaffen, bei der die Notwendigkeit einer Hilfsspannungsquelle entfällt. Dieses Ziel wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Bezüglich eines Merkmals einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf den Unteranspruch verwiesen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild für die Speisung eines Verbrauchers mit einer Gleichspannung aus einer Akkumulatorbatterie, wobei der mittlere Wert des Stroms im Verbraucher durch Leistungsschalttransistoren geregelt wird, die durch eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in ihrem Schaltverhältnis gesteuert werden.

Die Figuren 2ft bis 2F sind graphische Darstellungen von Funktionen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Batterie 10 von Akkumulatoren über eine Gleichrichterbrücke 12 an eine einen Gleichstromverbraucher 13 speisende Wechselspannungsquelle 11 angeschlossen. Die Batterie springt bei Ausfall der Wechselspannungsquelle (Netzausfall) ein. In üblicher Weise ist eine Diode 14 mit der Batterie in Reihe geschaltet. Ferner ist ein

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Filterkondensator 15 zur Batterie parallelgeschaltet.

Der Verbraucherstrom wird durch Leistungstransistoren T, und T. in Darlington-Schaltung mit Dioden 16 und 17 überwacht. Die Leistungstransistoren werden durch Steuertransistoren T und T beaufschlagt, die mit Widerständen 18 und 19 beschaltet sind. Die Basiselektroden der Steuertransistoren werden durch Rechtecksignale polarisiert, die von einem Regelkreis erarbeitet werden, der im wesentlichen eine Teilerbrücke 20, einen Operationsverstärker 21, einen pnp-Transistor 22 und einen Rechteckimpulsgenerator in Form eines integrierten Schaltkreises 23 enthält.

Eine Drossel 24 zwischen den Kollektoren der Transistoren T-. und T. und dem Verbraucher 13 und ein Kondensator C₁ an den Klemmen des Verbrauchers 13 formen die von den Transistoren T-. und T kommenden Rechtecksignale in eine Gleichspannung für den Verbraucher um.

Die Schaltungsanordnung umfaßt

- in Reihenschaltung einen Kondensator C, und eine Diode D , mit denen die Phase des Stroms in Bezug auf die Phase der Spannung an den Klemmen des Transistors T₄ verschohen werden kann,

- parallel zur Diode D, einen mit einer Diode D_ in Reihe geschalteten Widerstand R,

- und schließlich einen Kondensator C„, eine Diode D₄ und einen Widerstand R · der Kondensator C„ ist mit einem ersten Belag an den Emitter des Transistors T₄ und mit einem anderen Belag an den Kollektor des Transistors T angeschlossen.

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Eine zum Kondensator C parallelgeschaltete zenerdiode DZ vervollständigt den Schaltkreis.

Die Betriebsweise ist folgende :

Wenn die Transistoren T_ und T. gesättigt sind, entlädt sich der Kondensator C₁ über den Schaltkreis T., R und D_ und über den Schaltkreis T_A, C » D_A, R₀ und D .

Der Kondensator C_ speichert einen Teil der zuvor im Kondensator C₁ enthaltenen Energie, um auf dem nicht mit der Masse der Schaltung in Verbindung stehenden Belag (Punkt A) ein negatives Potential aufzubauen. Dieses negative Potential gestattet einen rascheren Abbau der in den Basen der Transistoren T_ und T₄ vorhandenen Ladungen und beschleunigt so den Stromabfall in den Kollektoren der Transistoren T·, und T..

Durch die Zenerdiode DZ wird das negative Potential auf einen Wert begrenzt, bei dem für die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T₄, die während der Sperrphase umgekehrt polarisiert ist, keine Zerstörung zu befürchten ist.

Der Widerstand R. dient zur Abfuhr eines Teils der Energie des Kondensators C., da lediglich ein Bruchteil dieser Energie für den Kondensator C_ erforderlich ist.

Die graphischen Darstellungen in den Figuren 2A und 2F zeigen :

- Fig. 2A : die Spannung U, zwischen der Basis von T und der

Masse

- Fig. 2B : die Spannung XJ₀ zwischen der Basis von T und der

Masse

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-V-

- Fig. 2C : die Spannung U. zwischen dem Kollektor von T,

und der Masse

- Fig. 2D : den Strom IC im Kondensator C

- Fig. 2E : den Strom IC„ im Kondensator C„

- Fig. 2F : die Spannung UC_ am Punkt A.

So kann mit der Schaltung ständig trotz nicht vorhandener Hilfsspannungsquelle eine negative Spannung bereitgestellt werden.

Im Rahmen der Erfindung können die Polaritäten der Spannungen und der Leitfähigkeitstypen der Transistoren auch umgekehrt sein.

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Claims

1 4BH D

21= Nov. 1973 29A7003

SAFT-SOCIETE DES ACCUMULATEURS FIXES ET DE

TRACTION S.A.

I 56, avenue de Metz, 9 12 30 ROMA INA/1L LE Frankreich

SCiIALTUNGSAMORDNUNG ZUR STEUERUNG VON LEISTUNGS-SCHALTTRANSISTÖREN

PATENTANSPRÜCHE

Schaltungsanordnung zur Steuerung von Leistungsschalttransistoren, die aus einer Akkumulatorbatterie gespeist werden, mit einem Rechteckimpul^generator, der Rechteckimpulse veränderlicher Frequenz liefert, die über zwischen dem positiven Batteriepol und einem negativen Potential in Reihe geschaltete Steuer transistoren auf die Basiselektroden der Leistungsschalttransistoren geleitet werden, und mit der Serienschaltung eines ersten Kondensators mit einer ersten Diode parallel zu den Leistungsschalttransistoren und einem ersten Widerstand parallel zur ersten Diode, d a d ur c h gekennzeichnet, daß darüber hinaus ein Zweig vorgesehen ist, der in Reihe einen zweiten Kondensator (C2), eine zweite Diode (D4) und einen zweiten Widerstand (R2) enthält und parallel zum ersten Widerstand (Rl) geschaltet ist, wobei am gemeinsamen Kontaktpunkt zwischen dem zweiten Kondensator und der zweiten Diode das negative Potential abgreifbar ist, das an die in Reihe geschalteten Steuertransistoren angelegt ist.

030023/07A3 ORIGINAL INSPECTED ·/.

2 - Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zum zweiten Kondensator (C2) eine Zenerdiode (DZ) parallelgeschaLtet ist,

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